Ventilateurs radiaux utilisés dans les usines de ciment

La production de ciment est l’un des processus industriels les plus lourds où une température élevée, une charge de poussière dense et un fonctionnement ininterrompu sont nécessaires simultanément. Les fours rotatifs, les broyeurs, les systèmes de filtration et les refroidisseurs de clinker fonctionnent de manière interconnectée. Le problème de flux d’air qui peut survenir dans l’un de ces équipements peut affecter directement les performances de l’ensemble de la chaîne de production, et pas seulement de l’équipement concerné.

Par conséquent, les ventilateurs radiaux utilisés dans les cimenteries  ne sont pas des équipements exclusivement chargés de transporter de l’air ou du gaz de procédé. La fourniture d’air de combustion, le transport des gaz chauds, le fonctionnement des systèmes de dépoussiérage, le refroidissement du clinker et le pneumatique.  De nombreux processus critiques, tels que l’alimentation des systèmes de transport, dépendent directement des performances du ventilateur. Le débit, la pression statique, la stabilité de fonctionnement et la résistance mécanique fournis par le ventilateur font partie des paramètres techniques de base en termes de continuité de production.

Dans l’industrie du ciment, la sélection des ventilateurs est souvent évaluée uniquement sur la base des valeurs de débit et de pression. Cependant, les choix effectués sans tenir compte de la température, de la charge particulaire, de la corrosivité, de la densité du gaz, de la résistance du système, du régime de fonctionnement et des conditions de maintenance du gaz dans lequel le ventilateur fonctionnera peuvent entraîner des problèmes de fonctionnement importants tels qu’un faible rendement, une consommation d’énergie élevée, des temps d’arrêt imprévus et une durée de vie réduite de l’équipement.

En particulier, le ventilateur d’air primaire (ven tilateur d’air primaire), le  ventilateur ID (ventilateur à tirage induit), les  ventilateurs de refroidissement du clinker (ventilateur de refroidissement du clinker) et les  ventilateurs à bande d’air (glissière d’air) comptent parmi les groupes de ventilateurs les plus critiques du processus de ciment. Étant donné que chacun de ces ventilateurs présente des caractéristiques de fonctionnement différentes, l’utilisation d’une conception de ventilateur unique dans toutes les applications n’est pas une approche technique correcte.

Dans cet article, les tâches des ventilateurs radiaux utilisés dans les cimenteries dans le processus, les principes de fonctionnement selon les types de ventilateurs, les critères de sélection et les paramètres d’ingénierie de base qui doivent être pris en compte lors de la conception seront discutés. Les ventilateurs d’air primaires nécessitant une pression particulièrement élevée  et les applications utilisées dans les systèmes de fours rotatifs seront également examinés en détail.

Ventilateurs radiaux utilisés dans les usines de ciment

Beaucoup avec des conditions de travail différentes dans le processus de production de ciment  ventilateur radial utilisé. Chaque ventilateur ; Il est conçu avec des critères d’ingénierie différents en fonction de la température à laquelle il fonctionne, du gaz qu’il transporte, de la pression requise et de sa fonction dans le processus. Vous trouverez ci-dessous les types de ventilateurs radiaux les plus couramment utilisés dans les cimenteries.

Ventilateur d’air primaire (ventilateur d’air primaire)

Les ventilateurs d’air primaires sont des ventilateurs haute pression qui fournissent de l’air de combustion au brûleur du four rotatif. Un flux d’air stable et une pression statique adéquate sont essentiels à la stabilité de la flamme et à une combustion efficace du carburant.

Ventilateur d’identification (ventilateur à tirage induit)

Les ventilateurs ID sont des ventilateurs d’aspiration qui transportent les gaz chauds du four rotatif et de l’équipement de traitement vers le système de filtration et la cheminée. Il doit être conçu en fonction de la température élevée, de la charge de poussière et des conditions de fonctionnement continues.

Ventilateurs de refroidissement à clinker (ventilateur de refroidissement à clinker)

Les ventilateurs de refroidissement du clinker assurent un refroidissement contrôlé du clinker en introduisant de l’air sous la grille de refroidissement. Les performances du ventilateur peuvent affecter directement à la fois la qualité du clinker et l’efficacité de la récupération de la chaleur perdue.

Ventilateur de moulin Farin (ventilateur de moulin à cru)

Raw Mill fans contribute to the grinding and drying process by providing gas circulation in the mill system. The operating point must be determined taking into account mill capacity and system resistance.

Coal Mill Fan (Coal Mill Fan)

Coal mill fans are involved in transporting and drying ground coal. Due to the risk of explosive environments, sealing, temperature control and safe working criteria are at the forefront.

Separator Fan (Separator Fan)

Separator fans create airflow that separates the thin and coarse material. Fan characteristic has significant impact on mill efficiency and product fineness.

Bag Filter Fan:

In dust retention systems, it is a fan that absorbs the air passing through the filter bags and ensures the negative pressure of the system

Air Band Fan (Air Slide Fan)

Les ventilateurs à bande d’air permettent de fluidiser avec de l’air des matériaux tels que du ciment finement pulvérisé et du farin. Un flux d’air stable et à faible pulsation est important pour le fonctionnement efficace du système.

Ventilateur à air primaire (ventilateur à air primaire) : four rotatif, tuyau de flamme et son effet sur l’efficacité de la combustion

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Le ventilateur d’air primaire (ventilateur d’air primaire) est l’un des ventilateurs les plus critiques qui garantissent un fonctionnement stable et efficace du four rotatif dans les cimenteries. La tâche principale de ce ventilateur est de fournir au brûleur (brûleur) l’air primaire nécessaire et de contribuer au transport du combustible, à la formation d’une flamme et à la combustion sous contrôle. Autant l’air que la quantité d’air fournie a  une pression statique suffisante et est transmis de manière stable, autant il est d’une grande importance en termes de processus.

L’air primaire,  le tuyau de flamme (tuyau de brûleur) , est envoyé au four rotatif. Ce flux d’air se déplaçant à travers le tuyau de flamme ; s’il aide à transporter la poussière de charbon, les pétrococques ou les combustibles alternatifs, il affecte également directement la forme, la longueur et la stabilité de la flamme. Par conséquent, les performances du ventilateur d’air primaire ne sont pas seulement une question de capacité du ventilateur, mais également directement liées à l’efficacité de la combustion et à la qualité de la production de clinker.

Un ventilateur d’air d’amorçage mal sélectionné ou qui ne répond pas aux besoins du processus ; il peut entraîner des problèmes tels qu’une pression d’air insuffisante, une alimentation en carburant irrégulière et une formation de flamme instable. En conséquence, la consommation de carburant peut augmenter, l’efficacité de la combustion peut diminuer et le régime de fonctionnement du four rotatif peut être affecté négativement. En particulier dans les cimenteries modernes où le taux d’utilisation de combustibles alternatifs est élevé, la conception correcte du système d’air primaire est devenue beaucoup plus critique.

L’un des critères d’ingénierie les plus importants dans les ventilateurs d’air primaires est d’atteindre la pression statique élevée souhaitée avec la plus grande efficacité possible. Il ne suffit pas d’atteindre la pression cible ; la courbe de fonctionnement du ventilateur doit fonctionner de manière stable dans des conditions de processus variables et maintenir son efficacité sur une large plage de fonctionnement.

Dans les applications nécessitant une haute pression, les solutions de ventilateurs à plusieurs étages sont préférées dans certains systèmes. Cependant, avec les mêmes valeurs de pression avec une conception aérodynamique appropriée à  un seul étage (Single Stage), il est possible de l’obtenir avec des ventilateurs radiaux. Conceptions en une seule étape ; elles peuvent offrir des avantages significatifs tels qu’une structure mécanique plus simple, un besoin de maintenance moindre, une fiabilité mécanique et une efficacité énergétique supérieures. La détermination correcte de la pression et des débits réels requis par le système lors de la sélection du ventilateur est une étape technique de base pour créer la solution la plus appropriée.

Dans la conception du ventilateur d’air primaire, non seulement les performances aérodynamiques, mais aussi la résistance du rotor, la conception de l’arbre, le système de roulement, le niveau de vibration et la qualité de l’équilibre doivent également être évalués en termes de fonctionnement fiable et à long terme. Étant donné que les fours rotatifs fonctionnent en continu, des pannes imprévues de ces ventilateurs peuvent affecter directement non seulement l’équipement mais également la continuité de la production.

Ventilateur ID (ventilateur à tirage induit) : débit de gaz et stabilité du système dans le processus de ciment

ID Fan (Induced Draft Fan) est un ventilateur d’aspiration qui transporte le gaz de traitement chaud passant par le four rotatif, le préchauffeur (préchauffeur), le calcinateur et les systèmes de rétention de poussière jusqu’au système de filtrage et à la cheminée des cimenteries. Ces ventilateurs assurent non seulement l’évacuation du gaz ; ils contrôlent également la continuité du flux de gaz et l’équilibre de la pression du processus au sein du système de four.

Les ventilateurs ID fonctionnant dans les procédés de ciment sont exposés à des températures élevées, à des poussières corrosives, à une densité de gaz variable et à des conditions de fonctionnement continues. Pour cette raison, lors de la conception des ventilateurs, non seulement les valeurs de débit et de pression statique, mais aussi la température de fonctionnement, la composition du gaz, la charge en particules, les caractéristiques d’usure et la résistance du système doivent être évaluées ensemble.

Les performances de fonctionnement d’un ventilateur ID affectent directement l’ensemble de la conduite de gaz, des cyclones du préchauffeur au filtre à manches. Capacité insuffisante du ventilateur ou éloignement du point de fonctionnement ; cela peut entraîner une perturbation du flux de gaz, une diminution de l’efficacité du processus et une augmentation de la consommation d’énergie. ID La sélection du ventilateur doit donc être traitée comme faisant partie de la conception aérodynamique de l’ensemble du gazoduc, et pas seulement comme une sélection du ventilateur.

Critères d’ingénierie à prendre en compte dans la conception des ventilateurs ID

Les ventilateurs ID utilisés dans les cimenteries ont des conditions de travail beaucoup plus difficiles que les ventilateurs industriels standards. Pour une entreprise durable et fiable, les critères d’ingénierie suivants doivent être évalués dès la phase de conception.

• Température maximale de fonctionnement et de pointe du gaz
• La quantité de poussière contenue dans le gaz et ses propriétés particulaires
• Résistance du système à l’entrée et à la sortie du ventilateur
• Résistance mécanique du rotor à haute température
• Matériau approprié ou protection contre l’usure dans les zones sujettes à l’usure
• Protection de l’arbre et du système de roulement contre la température
• Équilibre du rotor pour fonctionner à un faible niveau de vibration
• Conception mécanique pour faciliter la maintenance et les contrôles périodiques

L’évaluation de ces critères ensemble est importante non seulement pour que le ventilateur fournisse les performances souhaitées, mais également pour qu’il fonctionne de manière fiable pendant une longue période.

Ventilateurs de refroidissement à clinker (ventilateur de refroidissement à clinker)

Les ventilateurs de refroidissement du clinker (Clinker Cooler Fan) sont des ventilateurs qui assurent un refroidissement contrôlé du clinker sortant du four rotatif. Alors que la température du clinker est réduite grâce à l’air fourni sous le réseau de refroidissement (refroidisseur à grille), l’air chaud résultant est évalué dans le système de combustion et contribue à la récupération d’énergie.

Les performances de ces ventilateurs affectent directement non seulement le refroidissement du clinker, mais également l’efficacité du liquide de refroidissement, le fonctionnement du four et la consommation totale d’énergie de l’installation. Pour cette raison, lors du choix d’un ventilateur, non seulement le débit d’air requis, mais aussi la pression statique à créer par le ventilateur, son efficacité de fonctionnement et ses performances dans des conditions de processus variables doivent être évalués ensemble.

Ventilateurs généralement utilisés dans les refroidisseurs de clinker  FN1, FN2, FN3 , ils sont nommés selon différentes régions. Chaque ventilateur est sélectionné individuellement en fonction de la quantité d’air et de la pression requises par la zone de refroidissement dans laquelle il se trouve. Par conséquent, l’utilisation de ventilateurs présentant les mêmes caractéristiques dans toutes les régions n’est pas une approche technique correcte. 

Ventilateurs à bande d’air (ventilateur à glissière d’air)

Les ventilateurs à bande d’air (Air Slide Fan) sont utilisés dans les systèmes qui permettent de fluidifier et de transporter du ciment, du farin et d’autres matériaux à grains fins par voie aérienne. Il aide le matériau à se déplacer régulièrement à travers la rainure d’air (glissement d’air) en créant une basse pression et un flux d’air stable.

Dans ces applications, autant d’air que le ventilateur fournira un flux d’ air stable et continu, c’est également important. Un débit d’air ou une pression insuffisants peut entraîner une perte de fluidité du matériau et réduire les performances de transport. Par conséquent, lors du choix d’un ventilateur, la longueur du système, la conception de la rainure d’air et les besoins du processus doivent être évalués ensemble.

Dépôt et usure de matériaux dans les ventilateurs en ciment

Ventilateurs radiaux fonctionnant dans des procédés de ciment ; Il fonctionne dans des conditions beaucoup plus difficiles que les autres ventilateurs industriels en raison de sa charge de poussière élevée, de ses particules corrosives et de ses conditions de fonctionnement continues. En particulier dans les ventilateurs équipés de phares, l’accumulation de clinkers et de poussière de four ainsi que l’usure liée  à l’abrasion sont deux problèmes principaux qui affectent directement les performances du ventilateur et la durée de vie mécanique.

La conception du rotor affecte directement l’accumulation de matériaux

L’un des problèmes les plus courants dans les applications de gaz poussiéreux est l’accumulation de matière sur le rotor du ventilateur au fil du temps. Des accumulations irrégulières sur les pales du rotor peuvent modifier la répartition de la masse du rotor, provoquant un déséquilibre et augmentant les niveaux de vibrations.

Par conséquent, le choix de matériaux durables ne suffit pas à lui seul pour que les ventilateurs soient utilisés dans les procédés de ciment. La géométrie du rotor, la structure des pales et la conception de  l’écoulement doivent être conçues pour minimiser l’adhérence du matériau sur le rotor. Une conception appropriée du rotor garantit à la fois un fonctionnement plus stable et contribue à des périodes de maintenance prolongées.

Méthodes de protection correctes contre l’usure

Dans ID Fan, Separator Fan et d’autres applications avec des charges de poussière élevées, les particules présentes dans le gaz peuvent provoquer une usure des pales du rotor et du corps de l’escargot au fil du temps. Par conséquent, l’application de méthodes de protection appropriées dans les zones du ventilateur sujettes à l’usure augmente considérablement la durée de vie de l’équipement.

Certaines des méthodes préférées dans les applications présentant un risque élevé d’usure comprennent :

• Utilisation d’aciers résistants à l’usure
• Application de plaques d’usure (Wear Plate) sur les zones critiques du rotor et du corps
• Raccourcir le temps de maintenance avec des plaques d’usure remplaçables
• Réduire l’effet d’impact des particules grâce à une conception de rotor adaptée au flux de gaz

Tous les procédés de fabrication du ciment ne présentent pas les mêmes caractéristiques d’usure. Par conséquent, le matériau à utiliser et la méthode de protection contre l’usure, la vitesse du gaz, la taille des particules, la charge de poussière et la température de fonctionnement doivent être évalués ensemble et déterminés.

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Questions fréquemment posées

Les ventilateurs critiques devraient-ils être soutenus dans les cimenteries ?

En particulier dans les cimenteries où la continuité de la production est essentielle, un ventilateur  d’air primaire, un ventilateur d’identification et un ventilateur de refroidissement à clinker pour les ventilateurs qui affectent directement le processus, comme un ventilateur de secours (ventilateur de secours) ou une stratégie de secours appropriée, est recommandé.

En cas de dysfonctionnement inattendu ou de besoin de maintenance planifié de ces ventilateurs, la possibilité de mettre en service un ventilateur de rechange peut empêcher l’arrêt prolongé de la production et permettre d’effectuer les travaux de maintenance de manière plus contrôlée. En particulier dans les installations de production continue, la stratégie de sauvegarde constitue une approche technique importante en termes de continuité opérationnelle et de planification de la maintenance.

Quel est le ventilateur radial le plus critique dans les cimenteries ?

Il n’est pas correct de considérer un seul ventilateur comme l’équipement le plus critique. Cependant, le ventilateur d’air  primaire (ventilateur d’air primaire), le  ventilateur ID (ventilateur à tirage induit) et les  ventilateurs de refroidissement du clinker, parmi les ventilateurs les plus critiques du processus de ciment, car ils ont une influence directe sur le four rotatif et la continuité de la production. Les performances de ces ventilateurs sont d’une grande importance en termes de capacité de production et de stabilité du processus.

Pourquoi le ventilateur d’air primaire devrait-il produire une haute pression ?

Le ventilateur d’air primaire doit s’assurer que l’air envoyé au brûleur a une pression statique suffisante. Cette pression est essentielle au transport du carburant, à la formation de flammes et à la poursuite constante de la combustion. Une pression insuffisante peut affecter négativement les performances de combustion et l’efficacité du four.

Le ventilateur d’air primaire et le ventilateur PA sont-ils le même équipement ?

Oui. Ventilateur d’air primaire,  ventilateur  d’air primaire et  ventilateur PA , leurs termes font référence au même équipement. Dans certaines installations, on  peut également l’appeler ventilateur d’amorçage ou ventilateur de brûleur.

Qu’est-ce qu’ID Fan ?

ID Fan (Induced Draft Fan) est le ventilateur d’aspiration qui transporte les gaz chauds du four rotatif et de l’équipement de traitement vers le système de filtrage et la cheminée. Il aide également à contrôler le débit de gaz et la pression du processus dans le four.

Quels sont les dysfonctionnements les plus courants des ventilateurs à ciment ?

Les problèmes les plus courants comprennent l’usure du rotor, le déséquilibre dû à l’accumulation de matériaux, l’augmentation des vibrations, les défaillances des roulements et les problèmes mécaniques causés par une température élevée. La plupart de ces problèmes peuvent être évités grâce à une conception correcte du ventilateur, à un entretien régulier et à des conditions de fonctionnement appropriées.

Pourquoi l’accumulation de matière dans le rotor du ventilateur est-elle importante ?

L’accumulation de matière sur le rotor peut déséquilibrer le rotor, provoquant une augmentation du niveau de vibration. Des vibrations durables peuvent créer une charge mécanique supplémentaire sur les roulements, les arbres et autres équipements rotatifs. Il est donc important que la conception du rotor soit réalisée de manière à minimiser l’accumulation de matière.

Comment réduire l’usure des ventilateurs en ciment ?

Des matériaux résistants à l’usure ou des plaques d’usure remplaçables peuvent être utilisés dans les régions critiques du rotor et du corps dans des applications gourmandes en usure. De plus, une géométrie de rotor appropriée et une conception précise du flux de gaz contribuent également à réduire le taux d’usure.

Que signifient FN1, FN2 et FN3 dans les ventilateurs de refroidissement à clinker ?

Les expressions FN1, FN2 et FN3 sont utilisées pour décrire des ventilateurs fonctionnant dans différentes zones d’air sur le refroidisseur de clinker. Étant donné que le débit d’air et la pression requis par chaque région sont différents, les sélections de ventilateurs doivent être effectuées en fonction des conditions du processus.

Quelle est la fonction des ventilateurs à courroie pneumatique (Air Slide) ?

Ventilateurs à bande d’air ; Il permet de fluidifier et de transporter par voie aérienne du ciment, des matières premières et des matériaux en poudre fine similaires. Un flux d’air stable est important pour le fonctionnement ininterrompu et efficace du système.

Quels critères faut-il prendre en compte lors de la sélection des ventilateurs pour les procédés cimentaires ?

Seules les valeurs de débit et de pression statique ne sont pas suffisantes dans la sélection du ventilateur. La température de fonctionnement, la densité du gaz, la charge de poussière, le risque d’usure, la résistance du système, l’efficacité énergétique et les conditions de maintenance doivent être évalués ensemble et un ventilateur adapté à l’application doit être déterminé.

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